Загрязнители делают червей уязвимыми к холоду
Некоторые загрязнители опаснее в холодном климате, чем в жарком, поскольку влияют на температурную чувствительность организмов. Исследователи из датских университетов выяснили механизм этого явления, что поможет точнее оценивать риски загрязнения, особенно в Арктике.
Вещество нонилфенол (из моющих средств, пестицидов и косметики) делает холод опасным для белого червя Enchytraeus albidus. Оно подавляет способность червя защищать клетки от повреждения холодом.
Enchytraeus albidus — эктотермный организм (температура тела зависит от окружающей среды), обитающий от Арктики до умеренных широт Европы.
Механизм воздействия на клеточные мембраны
Клеточные мембраны в основном состоят из фосфолипидов. При охлаждении они становятся жёсткими (как масло в холодильнике), что нарушает их текучесть и работу транспортных белков. Эктотермы могут регулировать текучесть мембран, меняя их липидный состав.
Опыты с искусственными клеточными мембранами показали, что нонилфенол делает мембраны червя более жёсткими, снижая его устойчивость к холоду.
Более реалистичная оценка рисков
Обычно экотоксикологические оценки проводят в оптимальных для организмов условиях. В природе же организмы часто испытывают стресс от экстремальных температур, засухи или болезней, что может усиливать эффект загрязнителей.
«Мы обнаружили множество случаев, когда два эффекта усиливают друг друга, и теперь раскрыли часть механизма этого коктейльного эффекта», — говорит руководитель проекта, профессор Мартин Хольмструп из Орхусского университета.
Два вещества с противоположным действием
Изучены два липофильных загрязнителя:
- Нонилфенол — делает мембраны более жёсткими, повышая уязвимость к холоду.
- Фенантрен (вещество из смолы) — делает мембраны более гибкими, повышая устойчивость к холоду (при определённой концентрации).
Аналогичные эффекты обнаружены у ногохвостки Folsomia candida (примитивное насекомое), которая не обитает в Арктике.
Методы исследования
В Центре физики биомембран Университета Южной Дании извлекли все липиды из организмов и создали усреднённую модель мембраны. Измерили её жесткость на изгиб:
- Фенантрен делает мембрану гибче.
- Нонилфенол делает мембрану жёстче.
Калориметрические измерения в Университете Роскилле подтвердили, что оба вещества влияют на температуру фазового перехода (затвердевания/плавления) искусственных мембран.
Эксперименты, близкие к реальности
Параллельно вещества тестировали на червях и ногохвостках в лаборатории, загрязняя почву и измеряя:
- Влияние на холодоустойчивость при changing temperatures.
- Количество накопленных веществ.
«Эксперименты проводились в условиях, очень близких к реальным, за одним исключением: мы использовали концентрации химикатов выше, чем в природе. Нужны дальнейшие исследования для изучения влияния более низких концентраций. Но теперь мы знаем механизм», — заключает Мартин Хольмструп.